Производство удобрений зависит от аммиака, который синтезируют из азота и водорода. Катализатор здесь — как универсальная сковорода: он должен работать на всех этапах многошаговой реакции. Обычный железный катализатор требует высоких температур и давления, тратя много энергии.

Исследователи обучили машинное обучение на миллионах структур, и ИИ сгенерировал 15 миллионов вариантов. Компьютерное моделирование отсеяло неэффективные, оставив 279 материалов. Среди них — знакомые железо с рутением и неожиданные, например, с ванадием. Удивительно, но бактерии в природе уже используют ферменты с ванадием для фиксации азота — эволюция опередила нас на миллионы лет.

Новые катализаторы позволят получать удобрения без метана и расхода воды, с меньшим углеродным следом. Рассчитать поведение атомов помогают законы квантовой механики, открытые Эрвином Шрёдингером, Вольфгангом Паули и Энрико Ферми, где важна энтропия — мера беспорядка.